যদি আমরা উচ্চ-তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টর পাই? আশার বাঁধন

লসলেস ট্রান্সমিশন লাইন, নিম্ন-তাপমাত্রার বৈদ্যুতিক প্রকৌশল, সুপার ইলেক্ট্রোম্যাগনেট, অবশেষে থার্মোনিউক্লিয়ার চুল্লিতে লক্ষ লক্ষ ডিগ্রি প্লাজমাকে ধীরে ধীরে সংকুচিত করে, একটি শান্ত এবং দ্রুত ম্যাগলেভ রেল। সুপারকন্ডাক্টরদের জন্য আমাদের অনেক আশা আছে...

সুপারকন্ডাকটিভিটি শূন্য বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের বস্তুগত অবস্থা বলা হয়. এটি খুব কম তাপমাত্রায় কিছু উপকরণে অর্জন করা হয়। তিনি এই কোয়ান্টাম ঘটনাটি আবিষ্কার করেন কামেরলিং ওনেস (1) পারদের মধ্যে, 1911 সালে। শাস্ত্রীয় পদার্থবিদ্যা এটি বর্ণনা করতে ব্যর্থ হয়। শূন্য রেজিস্ট্যান্স ছাড়াও সুপারকন্ডাক্টরের আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য চৌম্বক ক্ষেত্রকে তার আয়তনের বাইরে ধাক্কা দেয়তথাকথিত Meissner প্রভাব (টাইপ I সুপারকন্ডাক্টরে) বা চৌম্বক ক্ষেত্রকে "ঘূর্ণি" তে ফোকাস করা (টাইপ II সুপারকন্ডাক্টরে)।

বেশিরভাগ সুপারকন্ডাক্টর শুধুমাত্র পরম শূন্যের কাছাকাছি তাপমাত্রায় কাজ করে। এটি 0 কেলভিন (-273,15 °C) বলে জানা গেছে। পরমাণুর গতিবিধি এই তাপমাত্রায় এটি প্রায় অস্তিত্বহীন। এটি সুপারকন্ডাক্টরের চাবিকাঠি। সাধারনত ইলেকট্রন কন্ডাকটরে চলন্ত অন্যান্য স্পন্দিত পরমাণুর সাথে সংঘর্ষ ঘটায় শক্তি হ্রাস এবং প্রতিরোধ. যাইহোক, আমরা জানি যে উচ্চতর তাপমাত্রায় সুপারকন্ডাক্টিভিটি সম্ভব। ধীরে ধীরে, আমরা এমন উপকরণগুলি আবিষ্কার করছি যা এই প্রভাবটি কম মাইনাস সেলসিয়াসে দেখায় এবং সম্প্রতি এমনকি প্লাস-এও। যাইহোক, এটি আবার সাধারণত অত্যন্ত উচ্চ চাপ প্রয়োগের সাথে যুক্ত। সবচেয়ে বড় স্বপ্ন হল বিশাল চাপ ছাড়াই ঘরের তাপমাত্রায় এই প্রযুক্তি তৈরি করা।

সুপারকন্ডাক্টিভিটির অবস্থার চেহারার জন্য শারীরিক ভিত্তি কার্গো গ্র্যাবারদের জোড়া গঠন - তথাকথিত কুপার. অনুরূপ শক্তির সাথে দুটি ইলেকট্রনের মিলনের ফলে এই ধরনের জোড়া তৈরি হতে পারে। ফার্মি শক্তি, অর্থাৎ ক্ষুদ্রতম শক্তি যার দ্বারা একটি ফার্মিওনিক সিস্টেমের শক্তি আরও একটি উপাদান যোগ করার পরে বৃদ্ধি পাবে, এমনকি যখন তাদের আবদ্ধ করার মিথস্ক্রিয়া শক্তি খুব কম হয়। এটি উপাদানের বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে, যেহেতু একক বাহক ফার্মিয়ন এবং জোড়া বোসন।

সহযোগিতা করুন সুতরাং, এটি দুটি ফার্মিয়নের একটি সিস্টেম (উদাহরণস্বরূপ, ইলেকট্রন) স্ফটিক জালির কম্পনের মাধ্যমে একে অপরের সাথে যোগাযোগ করে, যাকে ফোনন বলা হয়। ঘটনাটি বর্ণনা করা হয়েছে লিওনা সহযোগিতা করে 1956 সালে এবং নিম্ন-তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টিভিটির BCS তত্ত্বের অংশ। যে ফার্মিয়নগুলি কুপার জোড়া তৈরি করে তাদের অর্ধেক স্পিন থাকে (যা বিপরীত দিকে পরিচালিত হয়), কিন্তু সিস্টেমের ফলের স্পিনটি পূর্ণ, অর্থাৎ, কুপার জোড়া একটি বোসন।

নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় সুপারকন্ডাক্টর হল কিছু উপাদান, উদাহরণস্বরূপ, ক্যাডমিয়াম, টিন, অ্যালুমিনিয়াম, ইরিডিয়াম, প্ল্যাটিনাম, অন্যান্যগুলি শুধুমাত্র খুব উচ্চ চাপে (উদাহরণস্বরূপ, অক্সিজেন, ফসফরাস, সালফার, জার্মেনিয়াম, লিথিয়াম) বা অতিপরিবাহী অবস্থায় চলে যায়। পাতলা স্তরের আকার (টাংস্টেন, বেরিলিয়াম, ক্রোমিয়াম), এবং কিছু এখনও সুপারকন্ডাক্টিং নাও হতে পারে, যেমন রূপা, তামা, সোনা, মহৎ গ্যাস, হাইড্রোজেন, যদিও সোনা, রূপা এবং তামা ঘরের তাপমাত্রায় সেরা পরিবাহী।

"উচ্চ তাপমাত্রা" এখনও খুব কম তাপমাত্রা প্রয়োজন

1964 বছরে উইলিয়াম এ লিটল উচ্চ-তাপমাত্রা সুপারকন্ডাক্টিভিটির অস্তিত্বের সম্ভাবনার পরামর্শ দিয়েছে জৈব পলিমার. এই প্রস্তাবটি বিসিএস তত্ত্বে ফোনন-মিডিয়াটেড পেয়ারিংয়ের বিপরীতে এক্সাইটন-মধ্যস্থ ইলেক্ট্রন জোড়ার উপর ভিত্তি করে। "উচ্চ তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টর" শব্দটি জোহানেস জি বেডনর্জ এবং সিএ দ্বারা আবিষ্কৃত পেরোভস্কাইট-গঠিত সিরামিকের একটি নতুন পরিবারকে বর্ণনা করতে ব্যবহৃত হয়েছে। মুলার 1986 সালে, যার জন্য তারা নোবেল পুরস্কার পেয়েছিলেন। এই নতুন সিরামিক সুপারকন্ডাক্টরগুলি (2) তামা এবং অক্সিজেন থেকে অন্যান্য উপাদান যেমন ল্যান্থানাম, বেরিয়াম এবং বিসমাথের সাথে মিশ্রিত হয়েছিল।

2. সিরামিক প্লেট শক্তিশালী চুম্বকের উপর ঘোরাফেরা করছে

আমাদের দৃষ্টিকোণ থেকে, "উচ্চ-তাপমাত্রা" সুপারকন্ডাক্টিভিটি এখনও খুব কম ছিল। স্বাভাবিক চাপের জন্য, সীমা ছিল -140 ডিগ্রি সেলসিয়াস, এমনকি এই ধরনের সুপারকন্ডাক্টরকে "উচ্চ-তাপমাত্রা" বলা হয়। হাইড্রোজেন সালফাইডের জন্য অতিপরিবাহী তাপমাত্রা -70 ডিগ্রি সেলসিয়াস অত্যন্ত উচ্চ চাপে পৌঁছেছে। যাইহোক, উচ্চ-তাপমাত্রা সুপারকন্ডাক্টরগুলিকে শীতল করার জন্য তরল হিলিয়ামের পরিবর্তে অপেক্ষাকৃত সস্তা তরল নাইট্রোজেন প্রয়োজন, যা অপরিহার্য।

অন্যদিকে, এটি বেশিরভাগই ভঙ্গুর সিরামিক, বৈদ্যুতিক সিস্টেমে ব্যবহারের জন্য খুব বেশি ব্যবহারিক নয়।

বিজ্ঞানীরা এখনও বিশ্বাস করেন যে আবিষ্কৃত হওয়ার অপেক্ষায় আরও ভাল বিকল্প রয়েছে, একটি দুর্দান্ত নতুন উপাদান যা মানদণ্ড পূরণ করবে যেমন ঘরের তাপমাত্রায় অতিপরিবাহীতাসাশ্রয়ী মূল্যের এবং ব্যবহার করার জন্য ব্যবহারিক। কিছু গবেষণা তামার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছে, একটি জটিল স্ফটিক যাতে তামা এবং অক্সিজেন পরমাণুর স্তর রয়েছে। কিছু অস্বাভাবিক কিন্তু বৈজ্ঞানিকভাবে ব্যাখ্যাতীত রিপোর্টের উপর গবেষণা চলতে থাকে যে পানিতে ভেজানো গ্রাফাইট ঘরের তাপমাত্রায় সুপারকন্ডাক্টর হিসেবে কাজ করতে পারে।

সাম্প্রতিক বছরগুলি উচ্চ তাপমাত্রায় সুপারকন্ডাক্টিভিটির ক্ষেত্রে "বিপ্লব", "ব্রেকথ্রু" এবং "নতুন অধ্যায়" এর একটি সত্য প্রবাহ। 2020 সালের অক্টোবরে, ঘরের তাপমাত্রায় (15 ডিগ্রি সেলসিয়াসে) অতিপরিবাহীতা রিপোর্ট করা হয়েছিল কার্বন ডিসালফাইড হাইড্রাইড (3), তবে, সবুজ লেজার দ্বারা উত্পন্ন খুব উচ্চ চাপে (267 GPa)। হলি গ্রেইল, যা একটি অপেক্ষাকৃত সস্তা উপাদান যা ঘরের তাপমাত্রা এবং স্বাভাবিক চাপে অতিপরিবাহী হবে, এখনও খুঁজে পাওয়া যায়নি।

3. কার্বন-ভিত্তিক উপাদান যা 15°C এ অতিপরিবাহী।

চৌম্বক যুগের ভোর

উচ্চ-তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টরগুলির সম্ভাব্য প্রয়োগের গণনা ইলেকট্রনিক্স এবং কম্পিউটার, লজিক ডিভাইস, মেমরি উপাদান, সুইচ এবং সংযোগ, জেনারেটর, পরিবর্ধক, কণা ত্বরক দিয়ে শুরু হতে পারে। তালিকার পরবর্তী: চৌম্বক ক্ষেত্র, ভোল্টেজ বা স্রোত পরিমাপের জন্য অত্যন্ত সংবেদনশীল ডিভাইস, এর জন্য চুম্বক এমআরআই মেডিকেল ডিভাইস, চৌম্বকীয় শক্তি সঞ্চয়কারী ডিভাইস, বুলেট ট্রেন, ইঞ্জিন, জেনারেটর, ট্রান্সফরমার এবং পাওয়ার লাইন। এই স্বপ্নের সুপারকন্ডাক্টিং ডিভাইসগুলির প্রধান সুবিধাগুলি হবে কম শক্তি অপচয়, উচ্চ গতির অপারেশন এবং চরম সংবেদনশীলতা.

সুপারকন্ডাক্টরের জন্য। বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলি প্রায়শই ব্যস্ত শহরগুলির কাছে নির্মিত হওয়ার একটি কারণ রয়েছে। এমনকি 30 শতাংশ। তাদের দ্বারা নির্মিত বৈদ্যুতিক শক্তি এটি ট্রান্সমিশন লাইনে হারিয়ে যেতে পারে। এটি বৈদ্যুতিক যন্ত্রপাতিগুলির সাথে একটি সাধারণ সমস্যা। বেশিরভাগ শক্তি তাপে যায়। অতএব, কম্পিউটার পৃষ্ঠের একটি উল্লেখযোগ্য অংশ শীতল করার অংশগুলিতে নিবেদিত যা সার্কিট দ্বারা উত্পন্ন তাপকে ক্ষয় করতে সহায়তা করে।

সুপারকন্ডাক্টরগুলি তাপের জন্য শক্তির ক্ষতির সমস্যা সমাধান করে। পরীক্ষার অংশ হিসাবে, বিজ্ঞানীরা, উদাহরণস্বরূপ, জীবিকা অর্জনের ব্যবস্থা করেন সুপারকন্ডাক্টিং রিংয়ের ভিতরে বৈদ্যুতিক প্রবাহ দুই বছরের বেশি। এবং এটি অতিরিক্ত শক্তি ছাড়াই।

কারেন্ট বন্ধ হওয়ার একমাত্র কারণ ছিল তরল হিলিয়ামের কোনো অ্যাক্সেস ছিল না, কারণ কারেন্ট প্রবাহ চলতে পারেনি। আমাদের পরীক্ষাগুলি আমাদের বিশ্বাস করে যে অতিপরিবাহী পদার্থের স্রোত শত সহস্র বছর ধরে প্রবাহিত হতে পারে, যদি বেশি না হয়। সুপারকন্ডাক্টরগুলিতে বৈদ্যুতিক প্রবাহ চিরকালের জন্য প্রবাহিত হতে পারে, বিনামূল্যে শক্তি স্থানান্তর করতে পারে।

в কোন প্রতিরোধ সুপারকন্ডাক্টিং তারের মধ্য দিয়ে একটি বিশাল কারেন্ট প্রবাহিত হতে পারে, যা অবিশ্বাস্য শক্তির চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। এগুলি ম্যাগলেভ ট্রেনগুলিকে (4) উত্তোলন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যা ইতিমধ্যেই 600 কিমি/ঘন্টা গতিতে পৌঁছাতে পারে এবং এর উপর ভিত্তি করে অতিপরিবাহী চুম্বক. অথবা এগুলিকে পাওয়ার প্ল্যান্টে ব্যবহার করুন, প্রথাগত পদ্ধতিগুলি প্রতিস্থাপন করুন যেখানে টারবাইনগুলি চৌম্বক ক্ষেত্রে বিদ্যুত উৎপন্ন করতে ঘোরে। শক্তিশালী সুপারকন্ডাক্টিং চুম্বক ফিউশন প্রতিক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ করতে সাহায্য করতে পারে। একটি সুপারকন্ডাক্টিং তার একটি আদর্শ শক্তি সঞ্চয় যন্ত্র হিসাবে কাজ করতে পারে, একটি ব্যাটারির পরিবর্তে, এবং সিস্টেমের সম্ভাব্যতা এক হাজার এবং এক মিলিয়ন বছর ধরে সংরক্ষণ করা হবে।

কোয়ান্টাম কম্পিউটারে, আপনি একটি সুপারকন্ডাক্টরে ঘড়ির কাঁটার দিকে বা বিপরীত দিকে প্রবাহিত করতে পারেন। জাহাজ এবং গাড়ির ইঞ্জিনগুলি আজকের তুলনায় দশগুণ ছোট হবে এবং ব্যয়বহুল মেডিকেল ডায়াগনস্টিক এমআরআই মেশিনগুলি আপনার হাতের তালুতে ফিট হবে। সারা বিশ্বের বিস্তীর্ণ মরুভূমির খামার থেকে সংগ্রহ করা, সৌর শক্তি কোনো ক্ষতি ছাড়াই সংরক্ষণ ও স্থানান্তর করা যায়।

4. জাপানি ম্যাগলেভ ট্রেন

পদার্থবিজ্ঞানী এবং বিজ্ঞানের বিখ্যাত জনপ্রিয়তার মতে, কাকুসুপারকন্ডাক্টরের মতো প্রযুক্তি একটি নতুন যুগের সূচনা করবে। যদি আমরা এখনও বিদ্যুতের যুগে বাস করতাম, ঘরের তাপমাত্রায় সুপারকন্ডাক্টরগুলি তাদের সাথে চুম্বকত্বের যুগ নিয়ে আসত।